专利名称：含有离子液体的二氧化碳吸收剂的制作方法
技术领域：
本发明属于精细化工技术领域，涉及一种捕集气体混合物中的二氧化碳的含有离子液体的吸收剂。
背景技术：
全球气候变暖已经越来越严重，工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的主要原因。因此，二氧化碳的捕集已成为全球关注的“热点”问题。二氧化碳的捕集技术包括溶剂吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法等，但目前存在着过程能耗高、设备腐蚀严重、 吸收液变质速度快、挥发性强造成吸收剂损失等问题。因此，需要开发高效、环境友好的捕集二氧化碳的方法和材料。离子液体是由特定的有机阳离子和有机或无机阴离子组成的在室温或近室温下呈液态的熔盐体系，具有良好的热稳定性和化学稳定性、蒸汽压极低，不易挥发、毒性很低、 结构可设计等优势，是一类新型的绿色介质。近年来，采用离子液体捕集酸性气体的研究越来越受到人们的重视。例如 Bates 等[Bates E D, Mayton R D, Ntai I，Davis J H J. CO2 Capture by a Task-Specific Ionic Liquid. J. Am. Chem. Soc. , 2002, 124(6): 926-927]合成了含有氨基(-NH2)官能团的功能化离子液体1_ (3-氨丙基)-3-丁基咪唑四氟硼酸盐，发现其对(X)2的吸收较不含-NH2官能团的常规离子液体显著提高。^iang等采用氨基酸离子液体的水溶液^iang等[Zhang J Μ, Zhang S J, Dong K, Zhang Y Q, Shen YQ, Lu X M. Supported Absorption of CO2 by Tetrabutylphosphonium, Amino Acid Ionic Liquids. Chem. Eur. J.，2006，12: 4021-4026]开发了四丁基膦氨基酸离子液体 [P4444] [AA]，研究发现Imol纯离子液体对二氧化碳的饱和吸收量为0. 5mol。研究表明，离子液体能够有效解决目前二氧化碳捕集技术中存在的溶剂挥发性强、吸收液变质速度快等问题，但是，仍存在着离子液体的成本高，吸收和再生性能难以同时得到优化等问题，极大的限制了离子液体在二氧化碳捕集领域的大规模应用。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于捕集气体混合物中二氧化碳的新型的含有离子液体的吸收剂。本发明吸收剂具有良好的稳定性、不易挥发、毒性低、结构可设计等优势。同时， 吸收剂含有一种或多种醇胺，能够在保证二氧化碳高吸收能力的同时有效减少再生过程能耗，降低捕集过程成本，因此在大规模二氧化碳捕集领域具有很好的前景。本发明含有离子液体的二氧化碳吸收剂，包含离子液体的含量为5 50wt%，醇胺 5 50wt%，水 0 90wt%。一般地，本发明所述吸收剂还包含缓蚀剂和抗氧剂，其用法和用量是本领域技术人员所公知的。所述的离子液体可以是具有氨基酸结构的阴离子，氨基酸的结构式为H2N-R-COOH(R=CnH2n, η=Γ5)；也可以是有机胺盐阳离子、有机醇胺类阳离子；醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇；而且离子液体及醇胺都不限于上述几种，可以是其中的任意一种或多种。所述的有机胺盐阳离子可以为伯胺、仲胺或叔胺。本发明含有离子液体的吸收剂捕集二氧化碳的温度为22;3ΙΓ523Κ、压力为80个大气压以内。本发明含有离子液体的吸收剂可用于捕集烟道气、天然气、各种合成气、汽车尾气等各种气体混合物中的二氧化碳。使气流中的二氧化碳通过与本发明的含有离子液体的吸收剂接触而被除去，本领域任何公知的设备都可以用于吸收、再生和其它的步骤。
具体实施例方式本发明用以下实例说明，但本发明并不限于下述实施例。在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。实施例1
将37. 537g甘氨酸(0. 5mol)与36. 570g正丁胺(0. 5mol)混合后向其中加入N-甲基二乙醇胺59. 6g (0. 5mol),以去离子水定容至1000mL。量取吸收剂IOmL至于一吸收瓶中， 吸收瓶至于30°C恒温水浴中，以lOmL/min的速度向吸收瓶中通入(X)2气体，每隔一段时间称量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再变化可视为吸收达到平衡。最终所吸收的(X)2为0. 308g。 将吸收后的体系于80°C下再生30min，再生率为47. 7%。实施例2
将37. 537g甘氨酸(0. 5mol)与36. 570g正丁胺(0. 5mol)混合后向其中加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇44. 57g (0. 5mol),以去离子水定容至1000mL。量取吸收剂IOmL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒温水浴中，以lOmL/min的速度向吸收瓶中通入CO2气体，每隔一段时间称量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再变化可视为吸收达到平衡。最终所吸收的ω2 为0. 385g。将吸收后的体系于80°C下再生，再生率为65. 4%。实施例3
将22. 522g甘氨酸(0. 3mol)溶解于200mL去离子水中，向其中加入30. 357g三乙胺(0. 3mol),将体系于室温下搅拌反应Mh，然后向其中加入N-甲基二乙醇胺83. 44g (0. 7mol)，将体系采用去离子水定容至1000 mL。量取吸收剂IOmL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒温水浴中，以lOmL/min的速度向吸收瓶中通入(X)2气体，每隔一段时间称量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再变化可视为吸收达到平衡。最终所吸收的C02* 0.277g。将吸收后的体系于80°C下再生，再生率为45. 1%。
权利要求
1.含有离子液体的二氧化碳吸收剂，其特征是所述吸收剂包含离子液体含量为 5 50wt%，醇胺 5 50wt%，水 0 90wt%。
2.根据权利要求I所述的吸收剂，其特征在于吸收剂包含缓蚀剂和抗氧剂。
3.根据权利要求I所述的吸收剂，其特征在于所述离子液体为具有氨基酸结构的阴离子，氨基酸的结构式为H2N-R-COOH,其中R=CnH2n, n=l 5。
4.根据权利要求I所述的吸收剂，其特征在于所述离子液体为有机胺盐阳离子、有机醇胺类阳离子的任意一种或多种。
5.根据权利要求4所述的吸收剂，其特征在于所述有机胺盐阳离子为伯胺、仲胺或叔胺。
6.根据权利要求4所述的吸收剂，其特征在于所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-I-丙醇的一种或多种。
7.根据权利要求I所述吸收剂，其特征在于该含有离子液体的吸收剂捕集二氧化碳的压力在80个大气压以内。
8.根据权利要求I所述吸收剂，其特征在于该含有离子液体的吸收剂捕集二氧化碳的温度为223K 523K。
9.根据权利要求I所述吸收剂，其特征在于该含有离子液体的吸收剂用于捕集烟道气、天然气、各种合成气或汽车尾气中的二氧化碳。
10.根据权利要求I或9所述吸收剂，其特征在于该含有离子液体的吸收剂通过与气流接触而除去其中的二氧化碳。
全文摘要
用于捕集二氧化碳的含有离子液体的吸收剂，属于精细化工技术领域。该吸收剂中离子液体的含量为5~50wt%，醇胺5~50wt%，水的含量为0~90wt%；阴离子为具有氨基酸结构的阴离子，氨基酸的结构式为H2N-R-COOH(R=CnH2n，n=1~5)；阳离子为有机胺盐阳离子、有机醇胺类阳离子；醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇；也可加入缓蚀剂和抗氧剂，其用法和用量是本领域技术人员所公知的。该吸收剂具有良好的稳定性、不易挥发、毒性低、结构可设计、二氧化碳吸收能力强、再生能耗低等优势，因此在大规模二氧化碳捕集领域具有很好的前景。
文档编号B01D53/14GK102527192SQ20111043798
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者毛松柏, 江洋洋 申请人:中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院